Der Kosmos - Radiomann mit der Röhre EF98 -
Grundlagen und Aufbau eines Empfängers mit Rahmenantenne
("magnetic loop")
Im Prinzip ist eine Rahmenantenne ("magnetic Loop") eine große Spule deren
Abmessungen, bezogen auf die zu empfangende Wellenlängen, sehr klein sind.
In ihr induziert die magnetische Komponente des elektromagnetischen Feldes eine Spannung die maximal ist, wenn die Loop sich
in Fortpflanzungsrichtung der zu empfangenden elektromagnetischen Wellen befindet (Richtwirkung).
Bereits hier zeigen sich Vorteile gegenüber breitbandigen Aktiv- oder Langdrahtantennen:
Derartige Antennen besitzen praktisch keine Richtcharakteristik, so dass Störsignale und Nutzsignale in gleicher Weise
zum Empfänger gelangen.
Eine "magnetic loop" kann so auf den zu empfangenden Sender ausgerichtet werden, dass Störsignale, die
außerhalb der Empfangsrichtung liegen, mehr oder weniger stark unterdrückt werden. Dies kann so weit gehen, dass
man die Antenne so ausrichtet dass der Störer "ausgenullt" wird, gleichzeitig kann das Nutzsignal noch gut
verarbeitet werden.
Zum Vergleich noch die Ferritstabantenne, weil sie mit dazu gehört. Sie unterscheidet sich im Funktionsprinzip nicht
wesentlich von einer Rahmenantenne (magnetic loop), besitzt jedoch wesentlich geringere Abmessungen. Die Loop ist in diesem
Fall um einen Ferritstab gewickelt und hat somit einen wesentlich geringeren Durchmesser.
Der Ferritstab bewirkt eine Konzentration der magnetischen Wellen, sodass hier ähnlich hohe Spannungen induziert werden,
wie bei einer großen Loop (Luftspule).
Nun aber erst mal zur Idee von Gerd Reinhöfer.
Orginalschaltbilder und Text aus dem Forum vom 20. März 2006:
Ausgangspunkt war ein ca. 2,5m-Rest eines Koaxkabels von der Telekom. Richtig schön massiv mit 3mm-Innenleiter und
Abschirmung wie ein dünnwandiges Rohr. Der Innenleiter liegt in einer Isolation mit Luftkammern.
Zu einem Ring gebogen, sollte es eigentlich Ausgangspunkt für eine Rahmenantenne mit Röhrenvorstufe, ähnlich
Thomas Mopperts Aktivantennen-Projekt, werden.
Zum Abgleichen habe ich die beiden Pakete eines stark untersetzten Drehkos parallel geschaltet und direkt an die Enden des
Innenleiters angelötet. - Eine Prüfung mit Generator ergab den recht großen Abstimmbereich, wobei ich
eigentlich erwartet hatte dass durch die Kapazität von ca. 135pF zwischen Innenleiter und Abschirmung dieser recht
klein ausfallen würde.
Auffallend war weiterhin, dass trotz der recht festen Ankopplung des Generators über 25pF an das heiße Ende und
der Bedämpfung mit einer Germanium-Diode über 100p gegen Masse die Abstimmung recht scharf war, was auf recht hohe
Güte schließen lässt.
Mehr aus Spass habe ich dann mal eine Röhrenstufe drangebaut, einfach nur mal um zu testen ob da überhaupt was
kommt.
Der Hörer ist ein alter Kopfhörer mit 2 x 2 kOhm mit großem kosmetischem Nutzen. :-)
Das Ergebnis ist einfach nur verblüffend. Rundfunkempfang in bester Qualität von 60m bis 25m. Vom üblichen
KW-Pfeifen keine Spur.
Probleme gab es mit der RK, im 80m-Band ließ sie sich nicht mehr zum Schwingungseinsatz bringen.
Eine kurzerhand zusätzlich eingebaute 9V-Batterie zur Aufstockung der 12V löste auch das Problem, es konnten dann
auch SSB-Stationen problemlos hörbar gemacht werden.
Zum 6.Stammtisch-Treffen am 08.04.2006 in Mülheim brachte Gerd Reinhöfer seine Loop mit. Dazu hier noch ein
Foto und das endgültige Schaltbild:
Bevor wir jetzt zum Radiomann kommen, erst mal herzlichen Dank an Gerd Reinhöfer, dass ich seine Loop hier mit einbinden
durfte. Der Bericht von Gerd ist es eigentlich Schuld dass ich auf die Idee gekommen bin den Radiomann mit Loop auf zu bauen.
So, jetzt aber erst mal zum Radiomann und in dem Zusammenhang erst mal eine Warnung:
Kommt bitte nie einer auf die Idee hohe Spannungen beim Radiomann einzusetzen, denn bei dieser offenen Bauweise ist die
Gefahr eines elektrischen Schlages viel zu groß!
Als erstes, das Schaltbild wo wir nur max. 12,5 V für die EF98 einsetzen dürfen, ohne sie zu zerstören:
Sehen wir uns jetzt das Schaltbild mal genau an werden wir erkennen, dass das ECO-Audion ist, welches wir schon einmal mit
dem Radiomann-Schwingkreis aufgebaut haben. Wenn man sich jetzt auch noch die Mühe macht es mit der Schaltung von Gerd
zu vergleichen wird man feststellen, dass man auch hier das Rad nicht neu erfinden kann. Die großen Unterschiede sind
eigentlich nur die Röhre und die Loop selber.
Die Loop habe ich vom Durchmesser her kleiner und die Länge des Koaxkabels länger gewählt. Das hat zu Folge,
dass sich der Frequenzbereich etwas verschiebt.
Wahrscheinlich hat Gerds Loop, bedingt durch den großen Durchmesser von 800 mm, eine höhere Empfindlichkeit.
Mir war aber die große Loop zu sperrig auf dem Tisch, also ging ich hier einen Kompromiss ein bei dem ich aber die
gleichen Aussagen machen muß wie Gerd.
Für die Ungeduldigen möchte ich nur noch hinzufügen: Man kann natürlich die Loop nicht mit einer
ausgewachsenen Langdrahtantenne vergleichen. Die Empfangsfeldstärken sind natürlich viel niedriger, was aber zur
Folge hat, dass man den ganzen Hf-Müll nicht hört. Wenn die erste Inbetriebnahme am Tage durchgeführt wird,
kann man auch enttäuscht werden - denn die KW-Stationen sind nicht in Hülle und Fülle zu hören, deshalb
besser erst abends damit anfangen und sich an den Umgang mit der Loop gewöhnen.
Kennt man dann die Richtungen der kräftigen KW-Stationen und geht man am Tage gezielt ans Werk, so wird die ganze
Mühe dann auch von Erfolg gekrönt sein.
Noch ein Tipp bevor wir zu den Bildern kommen. Bei einem Drehko von 2x500pF ist natürlich ein zusätzlicher kleiner
Drehko von ca.15-20pF wünschenswert. Will man auf den Amateurbändern mithören ist er Pflicht, da sonst eine
Abstimmung unmöglich wird. Auf den Bildern ist er nicht zu sehen weil ich mir nicht die Mühe gemacht habe ihn ein
zu bauen, aber im Schaltplan ist er eingezeichnet. An die von mir vorgegebenen Maße für die Loop brauch man sich
nicht zu halten. Genau so gut können die Daten von Gerds Loop übernommen werden, oder man berechnet sie selber mit
einem kleinen Excel-Prog. Magnetantennen.xls von Hagen Borrasch:
Die Empfangsleistung ist beachtlich und ich muß zugeben dass ich voreingenommen war und die Loop immer als Kompromiss
angesehen habe, aber das Gegenteil ist der Fall. Sie ist durchaus eine ernst zu nehmende Konkurrenz für meine
Langdrahtantenne (25m).
Die Loop bildet im Zusammenspiel mit einem Kondensator einen Schwingkreis mit einem bestimmten Gütefaktor Q. Innerhalb
eines sehr schmalen, auf das Nutzsignal abgestimmten Frequenzbereichs erhöht sich die induzierte Spannung um ein
Q-faches! Dadurch erfolgt bereits eine Hervorhebung des Nutzsignals, ohne aktive (rauschende) Komponenten!
Ein angenehmer Nebeneffekt:
Dadurch, dass fast nur der schmale Frequenzbereich um das Nutzsignal angehoben wird, resultiert eine beträchtliche
Reduktion des HF-Rauschens am Eingang des nachgeschalteten Audion oder Empfängers.
Einer der größten Vorteile gegenüber breitbandigen Antennen besteht jedoch darin, dass durch das schmale
Empfangsfenster, in dem sich das Nutzsignal befindet, benachbarte Störsender nicht in gleichem Maße
mitverstärkt werden, sondern je nach Abstand zum Nutzsignal um ein Vielfaches abgeschwächt werden!
Was macht man mit der Loop, wenn der Versuch mit dem Radiomann wieder abgebaut wird? - Für den Mülleimer
wäre es doch zu schade.
Die Lösung liegt eigentlich ganz nahe: einfach als abstimmbare Antenne weiter verwenden. Die Änderung dazu ist nur
ein geringer Aufwand. Wir brauchen nur die Rückkopplungsanzapfung abzuschneiden und eine Koppelwicklung anzufertigen. -
Siehe Bild.
Die Koppelwicklung sollte im Normalfall etwa 1/5 des Durchmessers der Loop betragen, was aber bei meiner Loop mit den 3
Windungen nicht mehr zutrifft. Wer aber die Maße von Gerd übernimmt, der liegt mit 1/5 richtig. Auch die
Windungszahl sollte sich auf wenige Windungen beschränken. Meist reicht 1 Windung.
Getestet habe ich die Loop mit einem YAESU MUSEN FRG7 (COMMUNICATIONS RECEIVER 500kHz-29,9MHz). Auch hier bestätigten
sich alle oben genanten Vorteile, und es kommt noch einer oben drauf: da die abstimmbare Loop in diesem Fall ein Preselektor,
der sehr Schmalbandig ist, darstellt, lässt sich das Großsignalverhalten (Intermodulationsverhalten) des
nachgeschalteten Empfängers um ein erhebliches Maß steigern!
Zusammenfassend kann ich nur noch sagen, dass besonders bei eingeschränkten Platzverhältnissen
(Außenantenne nicht möglich oder verboten) eine Loop eine kompromisslose Lösung ist.
Zum Abschluss hier noch Links zu anderen Loops und Rahmenantennen. Die Aufbaubeispiele, die gezeigt werden, stützen
Gerds und meine Aussagen in der Form wie einfach es ist, eine Loop zu bauen.
http://www.ewetel.net/~kai-uwe.hoefs/kwrundfunk/ring/ring.htm
http://www.vfo-magazin.de/index.pl/kleine_rahmenantennen__06/2000?makePrintable=1
http://www.fading.de/
Noch ein Literaturhinweis, wo man sich einiges an Wissen über den Antennebau aneignen kann: ROTHAMMELS ANTENNEBUCH,
ein Nachschlagewerk welches sich sehr umfangreich mit dem Antennenbau befasst.
Allseits erfolgreiche Bastelei und "göttlichen" Empfang mit dem Radiomann und andern Empfängern,
wünscht euch Rainer Laetsch-Riedel DO2ER.
